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无论是在天然免疫还是适应性免疫中,对于基因转录调控机制的研究,特别是表观遗传学在免疫反应过程的功能研究,是近年来免疫学研究领域的前沿热点。通过开展这方面的研究既能够更好地认识表观遗传学参与免疫系统的作用方式,也能够为相关疾病的治疗提供新的思路和干预手段。组蛋白H3K4me3是基因转录活化的标志,JARID1家族是其主要的去甲基化酶,从酵母到人类都有保守的JAIRD1的同源基因存在,在哺乳动物中主要有四个成员：JARID1A (KDM5A/RBP2), JARIDIB (PLUl), JARID1C (SMCX)和JARID1D (SMCY)。 KDM5A (JARIDIA)源于通过酵母双杂交实验发现的RB (Retinoblastoma)结合蛋白,通过其独有的基序与RB、TBP和CLOCK-BMAL1等重要转录因子结合,其调控基因的转录表达即可依赖于其去甲基化酶活性,又可以存在非酶活性依赖的形式,所以其独特的调控作用机制决定了该分子在生命活动过程上的重要性。我们通过数据分析发现JARIDIA在几种免疫细胞中含量也很高,而且关于其在免疫答应过程中发挥的功能不是很清楚。所以本课题针对组蛋白去甲基化酶KDM5A在LPS刺激巨噬细胞的免疫应答过程和NK细胞分泌IFN-γ及其杀伤过程中,参与免疫应答的调控功能与相应的作用机制开展了研究。第一部分去甲基化酶KDM5A调控巨噬细胞炎症反应及其作用机制机制研究细胞常采用非常精细的机制引入染色体结构和化学性的变化。组蛋白的甲基化修饰在调节基因表达,细胞周期,基因组稳定和核结构方面发挥了至关重要的作用。过去的十年期间,大量的研究报道是关于甲基化修饰,包括发挥功能的甲基化转移酶(lysine methylases, KMTs)和去甲基化酶(lysine demethylases, KDMs)。除了组蛋白外,其它一些细胞内的蛋白分子包括转录因子,抑肿瘤因子和膜相关受体也是甲基化转移酶的底物。但关于去甲基化酶在天然免疫细胞中的功能研究及非组蛋白的去甲基化修饰功能的研究并不是很清楚。本论文研究中,我们发现H3K4去甲基化酶KDM5A参与调控LPS刺激的巨噬细胞活化过程中炎症因子的转录表达。腹腔巨噬细胞中通过siRNA干扰沉默KDM5A后,二次反应基因和初次反应晚期基因表达会受到抑制,但并不影响快速诱导的早期反应基因。然而通过体外干扰和KDM5A缺陷小鼠的腹腔巨噬细胞,对于LPS刺激的TLR4信号通路上游并未产生影响,而且在相应受调控基因的启动子区域的H3乙酰化水平并未因KDM5A的缺失而改变。通过免疫共沉淀结合质谱实验(co-immunoprecipitation/mass spectrometer, IP/MS),我们发现KDM5A可以与ATP依赖的染色体重塑复合物SWI/SNF中的BRG1亚基相互作用。进一步质谱结果分析,证明SWI/SNF复合物的拮抗复合物Mi-2/NuRD中的亚基Mi-2β存在二甲基化修饰位点。第二部分KDM5A促进NK细胞天然免疫应答及其作用机制研究表观遗传学的调控往往通过组蛋白修饰或者DNA甲基化／去甲基化修饰来影响特定基因的表达。在此背景下,翻译后组蛋白尾部的修饰,特别发生在组蛋白H3和H4-N端的赖氨酸的甲基化和去甲基化修饰扮演了重要的角色。这些修饰标志着了基因转录激活(H3K4, H3K36, H3K79)或基因转录抑制状态(H3K9, H3K27, H4K20)。近来鉴定某些蛋白具备去甲基化酶活性,表明甲基化标记是可逆的,且具有更大的动态性功能。作为基因转录激活标志的H3K4me3修饰,已经鉴定出四种去甲基化酶,包括KDM5A(RBP2), JARID1B (PLU1), JARID1C (SMCX)和JARID1D (SMCY).虽然去甲基化酶在NK细胞中丰度很高,但关于去甲基化酶在其天然免疫应答过程中的功能研究较少。Y型干扰素(IFN-γ)是Thl细胞和NK细胞的标志性的细胞因子,在抗感染免疫,尤其在抗李斯特菌感染的天然免疫和获得性免疫中起着到关重要的作用。根据李斯特菌感染KDM5A+/+和KDM5A-/-小鼠实验,我们发现相比较野生型小鼠,KDM5A缺陷小鼠的脾脏中和血清中IFN-γ分泌量显著减少,脏器中细菌残存量相应更多。而且体外杀伤实验也证实缺失KDM5A后的NK细胞对YAC-1细胞的靶向毒性明显降低。我们推测KDM5A缺失可能导致某些抑制IFN-γ表达的基因的过量表达。体外分离脾脏成熟NK细胞后,IL-12和IL-18刺激8小时样品做基因转录本测序,结果我们发现细胞因子信号抑制分子1 (suppressor of cytokine signaling,SOCS1)分子等负调节分子在缺陷小鼠NK细胞中高量表达。所以我们得出以下结论：KDM5A促进NK细胞分泌IFN-γ和细胞杀伤活性的发挥。